大跨度超高支模弧形梁施工技术

大跨度超高支模弧形梁施工技术

唐炳红

中铁建工集团有限公司 陕西西安 710000

摘要：本文以某工程为例，对30m大跨度超高支模弧形梁施工技术进行了分析，阐述了高支护方式施工中的安全控制措施，以此提升大跨度超高支护系统的安全性和可靠性。

关键词：大跨度；超高支模弧形梁；施工技术

1工程基本概况

该项目为建设城市公用科技馆，总建筑面积大于4万平方米，占地面积大于为3.2万平方米。建筑总高度为35米，分别由地上4层，地下1层构成。地上建筑每层高7.5米，地下一层高5.3米。其中，中庭的总跨度约为27米。地上的四层楼两侧悬挑板宽5米，标高2500米，梁截面1000mm×900mm、800mm×900mm。设计了6个500mm×1200mm弧形梁结构，拱高26.000m，跨度16.8m。中庭的天花板需要设计成玻璃灯棚，并且构架层需要设计在玻璃灯棚上，它由8个弧形拱梁(只是中庭的一部分)组成。连接梁尺寸400mm×700mm，顶高39m，跨度大约在20-24m之间。整个中庭由超限梁、超跨结构、超高支模构成，并且四层飘板、双层拱结构均在同一空间里。

2支撑体系选择

此项工程中庭的建造由四层悬挑板(22.5米高)、六根弧形梁(26米高)和天棚钢结构(31米高)组成。构架二层有8根弧形梁(39米高)。经过多次讨论，最终选择了两种比较科学、合理的方案进行对比分析。

方案一：搭建贝雷架平台，采用工字钢搭建钢管支撑。贝雷架经常使用于桥梁结构施工中，其优点是用钢量比钢管少，荷载大，不易受外界因素影响，且施工周期短，总费用在280万元左右。但是这种施工方案也存在一定局限性，使用贝雷架支撑体系，安装位置在3层结构，可以保证4层以上结构正常施工，而三层以上最高支持24米高，如果安装在四层，四层飘板需要搭设满堂架(22.5米)，如果四层设计6条拱形梁结构无法支模(贝雷架与标高冲突)，若要安装在表面，其以下需搭设满堂架，并影响钢结构天棚的施工。构架层仅设计梁，梁间距不同，连接梁最大间距为9.5 m。贝雷架平台上方工字钢材料的长度应大于10米。根据承载力计算，需要采用大型工字梁。

方案二：搭设满堂脚手架，其优点是钢管支撑架是一种常用的施工材料，其技术比较成熟，施工人员操作起来也比较简单，应用比较广泛，且可以根据施工现场实际情况进行搭设，具有一定的灵活性。这种施工方案的缺点是钢材的消耗量比较大，中庭钢管约400T，单极轴压力值大，地下室的顶板需要做加固处理，搭设费用比方案一高，大于需要338万元。综合这两种方案来看，虽然贝雷架支撑系统所需的投入成本稍低，但并不适合本项目。由于跨度大、钢材用量大等因素，塔式起重机不能满足荷载，因此选择第二种搭设满堂架方案。

3材料选取

在材料的选择方面，支撑系统通常采用扣件式钢管支撑架。(1)钢管。Q235钢，48×3.0钢管，钢管的抗弯强度为[F]=205N/mm2。计算采用48×2.8钢管。对于采购的钢管进厂前，施工单位应严格按照国家行业标准JGJ130-2011《建筑紧固件钢管脚手架安全技术规范》执行。钢管的外观必须挺直光滑，材质为Q236-A级。(2)模板。面板抗弯强度、抗剪强度、弹性模量的设计值分别为[F]=13N/mm2、[F]=1.4N/mm2、6000N/mm2。使用15mm厚的模板进行计算。(3)方木的规格应选用为45mm×95mm的材料，且方木的抗弯强度设计值[F]=13N/mm2，抗剪强度设计值[τ]=1.3N/mm2，弹性模量E=9000N/mm2。在本方案的计算中，采用40mm×90mm的方形木材截面进行计算。截面大于0.8m2的弧形梁结构底部主龙骨用三根方木钉住，再用铁丝绑扎。在方木进厂后，应按一侧“工”字堆放，确保梁底部有3块方木。(4)扣件。材料为可锻铸铁，符合GB15831-2006《钢管脚手架紧固件》的规定。

4架体地基处理加固

中庭支撑柱位于地下室顶板上，顶板厚300mm。首层板标准允许荷载值为10kN/m2，顶梁允许线荷载为21kN/m。整个中庭区域的垂直距离为1200mm × 1200mm。单垂直线轴向压力设计值合理。主体及架体结构满足混凝土浇筑要求。因此，计算39m高度:39m×0.1715kN/m×1.2(子系数)=8.02kN。顶板荷载：1.2/8.02/1.2 = 5.57kN /m2.构架弧形梁底部按600mm×600mm加密，梁底部单柱轴向压力设计值为17.5kN(高支撑模式方案数据)。地上双层弧形梁的位置应于地下室顶板梁位置重合，并且设计人员需要重新对中庭的支模方案进行分析，并由施工单位专家、领导进行复核。地下室顶板梁底部的投影重叠范围需要进行套扣架顶加固，即水平回顶四排支撑，纵向沿梁跨布置，立柱的纵横间距为525mm × 525mm，台阶间距为1200mm。所述支撑杆的顶部设置有u型支架，支架上设置有40mm×90mm的两根方木。

5支撑架设计与搭设

支撑架的外部和内部的纵向和横向距离每组不超过6米，垂直剪刀两侧的弧形梁支持4层悬臂板，底栏设置高度为22.5米,垂直和水平钢筋间距为600 mm x 1200 mm，步距是1200毫米，并对梁底部进行加密处理。双层弧形梁的中心距离为1000mm。在两根弧形梁的底部主龙骨下设置u形托架，梁下的两根立杆对称地设置在梁的中部。双层弧形梁的立杆共有6根(包括两侧的保护杆)，立杆的纵横间距为600mm×600mm。在无梁区，立杆的纵向间距为1200mm×1200mm。步距为1200mm。同时沿梁跨在连接梁处设置垂直抗剪支座。水平抗剪支座按每层高度设置(不大于8m)，水平网距不大于10m。玻璃灯棚钢结构骨架安装标高在铺模板上设置方木，起到保护作用。杆的高度设置在弧形梁的底部，在梁底部300毫米的位置上用红色油漆标出，确保顶部支撑螺钉接触长度小于300mm。高大支模架体与其周围主体结构应抱柱拉结，每层设置2根立柱，按水平间距设置支撑柱，保证架体与建筑物之间的可靠连接。

6危大工程验收

为保证模板支架设施在危大工程项目安全使用，在施工之前必须进行如下几项的检查和验收工作：（1）支架地基的沉降现象是否在合理范围之内，支架之间的连接是否坚固；（2）支架的配套设施连接是否符合规定；（3）对扣件螺栓进行加固检查；（4）设备安装的角度是否符合施工要求；（5）对安全防护措施仔细检查和维护；（5）设备的承载力是否在规定范围以内。

7弧形梁支模及混凝土浇筑

弧形结构的支模方式一般采用“半开敞，半封闭”的模式，通常先是在弧形结构两侧施工封闭1000毫米，然后开敞500毫米进行支模施工，开敞支模位置一般在跨柱的五分之一处。在混凝土浇筑时，振捣工作一定要到位，保证封闭部份的混凝土充实，没有气泡。在浇筑开场部分时，振捣棒作业结束后，等到混凝土失去塑性以后再进行下一步作业人物，对开场部分的表面进行抹平。同时需要注意的是在混凝土浇筑过程中，保证拱形结构两侧的浇筑工作保持一致，并从两侧向中间浇筑作业，在浇筑时要设有专人看管，检查浇筑速度和检查预留位置的完成情况等，方便在遇到突发状况时，及时叫停浇筑施工，利于解决和调整出现的状况。

8高支模拆除

在进行高支模拆除工作时，先要检查混凝土试块的硬度是否符合拆除要求，然后再进行报备审批，得到该项目的总负责人同意拆除的批准以后，才能进行拆除作业，对模板和支架拆除。在拆除作业时，一定要按照从上向下的顺序拆除，拆除的顺序正好和安装的顺序相反，分段拆除，每次拆除的高度落差在2步以内，不能急功近利，以免增加拆除风险，如果必须超过2步，要对拆除附近提前加固，以免在拆除过程中出现脱离和坍塌事故；施工中用的支架材料在拆除以后，要放在顶棚钢结构事先预留的吊料口下面，进行有序堆放，使用塔吊作业搬运出施工现场，堆放时要严格按照1.5kN/m2限载堆放，工整码放，方便吊装作业。在拆除作业时，也要注意安全问题，作业人员佩戴安全设施，并在拆出现场安排专门的指挥人员，负责拆除安全问题。

9结束语

总之，随着社会的进步，生产力也在不断提高，建筑也越来越高，大跨度结构的应用也越来越多，高支模的施工技术具有保证架体的稳定性，优化顶板加固等优势，因此在未来的大型施工建设中应该提高技术手段，改良施工工艺，以提高大跨度超高支模技术在实际施工中的带来的作用。

参考文献

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[3]赵国勇.大跨度弧形梁施工方案的确定[J].四川建筑,2005(02):139-140.